TWI384924B - Sided flexible circuit board - Google Patents
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Description
本發明是關於兩面可撓性電路基板,尤其是在安裝狀態下重複地被滑動屈曲者。
可撓性電路基板是薄又可折彎,而有助於電子機器的小型化,薄型化,被裝載於手機或數位照相機,硬碟驅動器等。又,近年來,為了也能對應於組裝在窄小部的容易性等,比習知被要求柔軟性更高。
尤其是,為了連接如光拾波器的可動部與固定部而使用可撓性電路基板時,此可撓性電路基板是屈曲點相對地移動的所謂依滑動屈曲被重複地屈曲之故,因而被要求著高屈曲性,還為了對應於光驅動器本體的低高度化或提昇光拾波器的查找時的速度,或是減低電動機的耗電,也被要求更高柔軟性。
在日本特願2005-160260號申請文件(日本特開2006-339295號公報)中,對應於此,提供了規定有關於蓋材及基材的彈性率及厚度的平衡,又,朝單側折彎時成為內側的材料為自導體配線層表面的厚度為13μm以下,而使用時溫範圍的縱彈性率的平均值為具有6.4GPa以上的主層。
又,在日本專利第2753740號公報中,提案著在單面無接著導體積層板經由接著劑接合其他導體層,而使用作為可撓性電路基板的屈曲可撓部的部分,是除去接著劑側的導體層的可撓性電路基板的製造法(需耐熱性的安裝部是使用單面無接著導體積層板側的導體層)。
又,在日本專利第2753740號公報,並未記載有關於柔軟性。
如光拾波器用的電纜部僅配線於單側而朝單側彎曲被使用的可撓性電路基板,或是被使用在手機等的液晶周圍,僅配線於單側,而折彎被使用的可撓性電路基板,是不僅單面配線的可撓性電路基板,也有被要求兩面配線的可撓性電路基板的情形。
此兩面可撓性電路基板也同樣地被要求柔軟性及屈曲特性,惟有關於製作此可撓性電路基板所用的基材,若基材為絕緣樹脂厚度13μm以下的兩面無接著導體積層板的情形,在形成電路的工程中,藉由隨著滾子間搬運的拉力,所謂顯像蝕刻的藥液作用,捲取時的彎曲角度等而產生絕緣樹脂層斷裂的問題,降低成品良率。尤其是,隨伴於兩面配線的凸軌在表背上一致的部分的周邊是因應力集中而容易斷裂。
作為此絕緣樹脂層的斷裂對策,列舉有改善形成電路時所使用的裝置的生產技術性的對策,及依改良或厚膜化絕緣樹脂的構造性對策。
首先,作為生產技術性對策,有拉力控制,惟為了兼顧形成電路時的噴霧壓力與絕緣樹脂特性會費時間,又,作為柔軟性對應,在作成薄膜化之際也必須做再調整等,而在現實上很難實施。
以下,針對於構造對策,分別有問題。首先,有關於絕緣樹脂的改良,雖具有可撓性電路基板的特性,也不容易提高端裂電阻(或是撕碎傳播電阻)。又,為了提昇端裂電阻(或是撕碎傳播電阻,並為了提昇形成電路時斷裂所產生的良率,以絕緣樹脂的厚膜化最容易,惟若增加樹脂,就無法確保市場上所要求的柔軟性。
另一方面,在日本專利第2753740號公報,揭示著在單面無接著導體積層板經由接著劑黏貼導體層所成的兩面導體積層板。使用此方法,可提昇樹脂厚膜所產生的端裂阻力(或斷碎傳播阻力)。
但是,作為與蓋材的對稱構造顯現出屈曲性之故,因而需要柔軟性的屈曲部是成為使用接著劑側的導體的構造。在此構造中,即使使用薄單面無接著導體積層板,柔軟性也不充分。
本發明是鑑於上述事項而創作者,其目的是在於提供不損及柔軟性而施加有工程上的樹脂斷裂對策的可撓性電路基板。
為了達成上述目的,在本發明是提供一種兩面可撓性電路基板,屬於在導體層形成於基材的一面所成的單面無接著導體積層板的另一面,經由接著劑層黏貼有其他導體層所成,而在長度方向的端部間具有屈曲部,其特徵為:上述屈曲部是上述其他導體層被除去而露出有上述屈曲部的另一面的上述接著劑層,僅在單側具有上述單面無接著導體積層板的導體層,上述接著劑層的縱彈性率比上述基材的縱彈性率還低。
依照本發明使用單面黏貼銅積層板的導體層構成在單面無接著導體積層板經由接著劑黏貼導體層所成的兩面可撓性電路基板的屈曲部,而將具有兩面可撓性電路基板的所定縱彈性率的接著劑予以露出另一面所構成之故,因而可提供不損及柔軟性而施加有工程上的樹脂斷裂對策的可撓性電路基板。
在本發明中,使用著在單面無接著導體積層板的基材側經由接著層積層導體層的兩面導體積層板,惟使用此兩面導體積層板的可撓性電路基板的需要柔軟性及屈曲的部分是僅配線於無接著面,接著層側面是藉由蝕刻等被除去的構成,而在單面無接著導體積層板施以配線。又,藉由塗佈或積層附著於單面無接著導體積層板的基材側的所定彈性率的接著劑層成為樹脂斷裂對策。此接著劑層的縱彈性率,是作成比單面無接著導體積層板的絕緣樹脂層作成柔軟性者。
又,此接著劑層的縱彈性率是基材的縱彈性率的一半以下較佳。
在此,所謂無接著導體積層板是指由鑄件法,疊層板法及金屬噴鍍法所成的無接著導體積層板的情形,而作為使用銅箔的可撓性電路基板材料,例如鑄件法者是日本新日鐵化學股份有限公司以商品名稱ESPANEX銷售,而疊層板法者有日本三井化學股份有限公司,以「尼我夫累克斯」銷售,又日本宇部興產股份有限公司以「尤畢社兒N」銷售。
此些3公司的無接著貼銅積層板,是在聚醯亞胺樹脂與銅箔之間配置熱可塑性聚醯亞胺作為接著層,惟被稱為無接著貼銅積層板或2層材,包括在本發明的單面無接著導體積層板中。
其他,作為不使用熱可塑性聚醯亞胺的無接著貼銅積層板,有日本有沢製作所股份有限公司所製的鑄件法者,AZOTEK公司所製者,而作為依濺鍍及電鍍所成的金屬噴鍍法者,有日本住友金屬鑛山股份有限公司所製的S’PERFLEX,日本東麗薄膜加工股份有公司所製的「美達洛衣亞盧」,都稱為無接著貼銅積層板或2層材,可利用在本發明。
在本發明中,使用著在單面無接著導體積層板的基材側經由用以樹脂斷裂對策的接著層積層導體層的兩面導體積層板,使用此兩面導體積層板的可撓性電路基板的需要柔軟性及屈曲的部分是僅配線在單側,另一面是藉由蝕刻等被除去的構成。
又,需要屈曲性時,考慮夾著導體層的絕緣樹脂的縱彈性率及厚度也可以。亦即,覆蓋導體層的一面般地,設置藉由蓋材及附隨於其的層所構成的第一可撓性絕緣樹脂層,覆蓋導體層的另一面般地,設置藉由基材及上述接著劑所構成的第二可撓性絕緣樹脂層。又,將構成第一可撓性絕緣樹脂層的各層的(使用時的溫度的縱彈性率平均值×第一可撓性絕緣樹脂層的厚度)的和作為A,將構成第二可撓性絕緣樹脂層的各層的(使用時的溫度的縱彈性率平均值×第二可撓性絕緣樹脂層的厚度)的和作為B時,第一可撓性絕緣樹脂層位於導體內側時,為A/B=0.66~2.06,第二可撓性絕緣樹脂層位於導體內側時,為B/A=0.66~2.06。
以下,參照所附圖式來說明本發明的實施形態。
第1圖是表示使用本發明的滑動屈曲用的可撓性電路基板的側斷面構造。此可撓性電路基板是被安裝於實用機器的滑動屈曲部者,使用在與單面無接著導體積層板的導體層1相反側的一面的基材3側經由接著劑層4黏貼有導體層2所成的兩面導體積層板,從此兩面貼銅積層板在滑動屈曲部,藉由配線圖案時的蝕刻等被除去導體層2,而在該部位未積層蓋薄膜與蓋用接著劑。
此可撓性電路基板是將一端對於另一端相對性且直線性地移動,將可撓性電路基板予以滑動屈曲,亦即以屈曲程度相同來移動屈曲點的屈曲方式被使用者。又,此可撓性電路基板是首先在製造時必須確認是否產生絕緣樹脂層的斷裂,又,必須評價在安裝時是否具有適當的柔軟性及屈曲性。亦即,必須測試斷裂,柔軟性及屈曲性的3項目。
第2(a),(b)圖是表示使用於絕緣樹脂層的一種斷裂測試法的樣品的前視圖及側視圖。如第2(a),(b)圖所示地,作為樣品,準備具有表背同一形狀而形成於圖案1,2所對應的位置的可撓性基材3。
在第2圖所示的例子中,在寬度20mm的矩形可撓性基材3的表背兩面,形成有銅箔的圖案而構成樣品10。圖案1,2是在寬度10mm的縱長矩形,圖示上端為成為90度頂點地形成三角形的形狀。
第3(a),(b)圖是表示樹脂斷裂的一種測試方法,表示於第2圖的樣品10為如第3(a)圖所示地,在直徑10mm的棒周圍,圖案的三角形頂點成為朝上方般地縱長地被捲繞。又,如第3(b)圖所示地,當朝下方拉下可撓性基材3的上端時,測試可撓性基材3藉由在樣品10的圖案1,2的三角形頂點施加應力是否斷裂。
第4圖是表示樹脂斷裂的另一測試法。在此評價,在如第4(a)圖所示的樣品10,如第4(b)圖所示地在直徑10mm的棒端部給予押壓力來測定斷裂所產生的力量大小者。
第5圖是表示可撓性電路基板的柔軟性評價法者。此為藉由電子天秤20來測定將樣品10彎曲成所定狀態時的彈回力。彎曲半徑是作為3.75mm。
又,針對於屈曲性測試並未予圖示,惟藉由一般性的屈曲測試法,亦即藉由重複所定屈曲而測定其次數的方法來進行測試。
以下,針對於此些各評價方法加以說明。
為了本發明的確認,實施下述的1.可撓性電路基板的絕緣樹脂斷裂的確認,2.柔軟性評價,3.屈曲性評價。
1)評價方法在可撓性電路基板,將在寬度10mm令前端角度成為90°的圖案製作在兩面的對應位置,而切下從該圖案左右地距5mm的部分以得到樣品。之後,將該樣品捲在直徑10mm的棒上,每一圖案剝下角度呈90°的前端側的醯亞胺(基材)的圖示上端般地,朝相反側的180°方向(圖示下方)用力拉。藉由此,將圖案作為起端來確認醯亞胺是否斷裂。
1)評價樣品的構造樣品是在兩面導體積層板的單側的面,施以導體寬度=0.1mm,導體間隔=0.1mm的筆直的配線,另一面是在除了導體層(全面施以蝕刻)的基板,黏貼13μm的杜邦公司所製的「卡普通50H」(彈性率3.0GPa)與彈性率2.3GPa的環氧系接著劑所成的蓋材所製作者,為配線方向(長度方向)的長度為50mm,寬度方向的長度為10mm的可撓性電路基板。又,導體的厚度是18μm,而導體上的蓋接著劑厚度是6μm。
2)評價方法如第5圖所示地,彎曲上述可撓性電路基板,使用電子天秤,來測定可撓性電路基板的彈回力。此時的可撓性電路基板的彎曲半徑,是設定在3.75mm來進行評價。
作為滑動屈曲測試,實施IPC屈曲測試。
1)測試條件屈曲半徑=1.35mm屈曲速率=1,000rpm衝程=30mm測試環境=80℃斷線檢測=電阻值50%上昇
2)測試樣品的構造樣品是在兩面導體積層板的單側的面,施以導體寬度=0.1mm,導體間隔=0.1mm的筆直的配線,另一面是在未具有導體層(全面施以蝕刻)的基板,黏貼13μm的杜邦公司所製的「卡普通50H」[彈性率3.0GPa(80℃下:2.7GPa)]與彈性率2.3GPa(80℃下:2.0GPa)的環氧系接著劑所成的蓋材所製作者,配線數為10條者。又,導體的厚度是18μm,而導體上的蓋接著劑厚度是6μm。
使用於效果確認的樣品是有如下的實施例3例及比較例3例。
彈性率測定上表的彈性率是依照下述條件進行測定。
測試方法:引用IPC-TM-650 2.4.19的手法,進行測試。樣品尺寸:10mm×150mm夾頭間距離:100mm十字頭速度:50mm/min彈性率:在變形未滿1.5%的彈性領域算出測定環境:室溫
但是有關於接著劑的測定,為依照述測試方法測在卡倪卡公司所製「阿比卡兒12.5NPI」的兩面塗以接著劑的樣品,利用下式算出。
E1
=EV/V1
-E2
V2
/V1
式中,E:複合材(塗有接著劑的薄膜)的彈性率V:複合材(塗有接著劑的薄膜)的厚度E1
:接著劑的彈性率E2
:阿比卡兒NPI的彈性率V1
:接著劑的厚度V2
:阿比卡兒NPI的厚度
將上述實施例1~3及比較例~3的樹脂斷裂,柔軟性及屈曲測試的評價結果是如下述。
上表的基材總厚,是指單面無接著導體積層板的絕緣樹脂層及被塗佈在基材側的接著劑的厚度的總和。
參考:實施例1是以厚度5μm塗佈接著劑,惟以更薄膜化的厚度2μm塗佈的樣品,也不會發生絕緣樹脂斷裂。在上表中,將比較例1與實施例1進行比較,則柔軟性(彈回力)及屈曲性是同等(實施例1是比比較例1還增加約10%),惟有關於樹脂斷裂評價是可看到不同,亦即,比較例是會斷裂,惟實施例1是不會斷裂。因此,實施例1比比較例1者良好。
將實施例2與實施例3及比較例3予以比較,都是相同基材總厚,在樹脂斷裂評價,都未發生樹脂斷裂,惟在此3個中,柔軟性是實施例2最少彈回力,亦即柔軟。
一方面,由此評價弄清楚比較例3最硬。亦即,為了難斷裂對策考量基材的厚膜化,惟考慮柔軟性時,可知形成塗佈比如本發明的單面無接著導體積層板的絕緣樹脂還柔軟的接著劑的層者,比增加無接著導體積層板的絕緣樹脂層的厚度還有效。
在此,比較例3是無接著導體積層板的絕緣樹脂的彈性率是4.8GPa,實施例2是在彈性率4.8GPa的無接著導體積層板的絕緣樹脂層塗佈彈性率1.2GPa的接著劑,而實施例3是在4.8GPa的無接著導體積層板的絕緣樹脂層塗佈彈性率2.3GPa的接著劑所構成。
亦即,實施例2及3的雙方都塗佈具有塗佈的無接著導體積層板的絕緣樹脂的彈性率一半以下的彈性率的接著劑。又,將實施例2與3予以比較,則實施例2者較柔軟,則實施例2與3都是12μm,而僅彈性率不相同。亦即,塗佈的接著劑是更柔軟者較少對柔軟性有不良影響。
將實施例1與比較例2予以比較,兩者都在彈性率4.8GPa的2層材塗佈彈性率1.2GPa的5μm接著劑的構成,惟柔軟性及屈曲測試時的導體形成面,在實施例1為無接著導體積層板側,而比較例2是接著劑側(背面的導體是全面被蝕刻。)。藉由此構造的不相同,有關於柔軟性,實施例1是比比較例2還更柔軟且良好,而有關於屈曲性,實施例1是比比較例2更優異。
藉由上述結果,有關於樹脂的容易斷裂,增加絕緣樹脂層厚度較有效果。有關於接著劑的塗佈厚度,是依無接著導體積層板的絕緣的厚度,物性(端裂電阻或是斷裂傳播電阻),及銅箔的硬度(腰部的強度),會使斷裂容易變換,因此必須調整成適當的厚度。將塗佈厚度調整作為指標,實施此絕緣樹脂斷裂評價,若確認不會斷裂,則可說在工程上的依樹脂斷的良率是被抑制。
如上述所示,可知樹脂斷裂部分是主要為導體配線形成表背一致的部分,尤其是藉由工程流動中的變化被斷裂(圖案化時的液體的打擊力量,捲取時的彎曲角度等有所影響),在該評價,為在表背一致圖案中,評價彎曲所發生之際的斷裂容易性之故,因而在此測試未斷裂,則在工程流動中沒有突發性的異常也不會斷裂。
有關於柔軟性,塗佈比無接著導體積層板的絕緣樹脂還柔軟的接著劑之際,將此接著劑之層配置在可撓性電路基板的屈曲時最外層,比將無接著導體積層板的絕緣樹脂層(為了樹脂斷裂對策)作成厚膜化,還可減少對於柔軟性的不良影響。
此時,接著劑的彈性率是利用上述測試,若為基材的彈性率的一半,確認了比將無接著導體積層板的絕緣樹脂作成厚膜化還柔軟。又,接著劑沒有在可撓性電路基板的最外層時(如比較例2的情形等),是比有的情形,彈回力是變大。
為了樹脂斷裂的界限確認,實施如下的測試。如第4圖所示地,在15mm寬度的兩面貼銅板製造直徑10mm的表背一致的圖案(PI部1mm寬),將樣品設定在拉力測試機(使用日本島津製作所製,島津自動圖表AGS-50P),在樣品施加0.1MPa的壓力般地引拉(施加拉力)。
之後,藉由直徑10mm的棒將負荷施加於直接10mm的表背一致圖案部,記錄發生斷裂的數值。從發生斷裂的強度取初期值(乘以拉力的強度)的相差,以棒的面積來相除,求出發生斷裂的壓力。
藉由此測試得到下表的結果。
實施例1是發生斷裂的壓力為0.55MPa,可知為0.25MPa的比較例1的兩倍以上的斷裂困難度,又,判明了即使厚度更厚也比斷裂發生壓力為0.52MPa的比較例3更良好。
有關於屈曲性,日本專利第2753740號公報,是導體層位在接著劑側而在厚度方向成為對稱構造之故,因而屈曲性作成良好,惟如日本專利2005-160260號中請文件(日本特開2006-339295號公報)地,基材及蓋材的彈性率及厚度所成的比率進入規定範圍,則以無接著劑的配線者較佳。
亦即在日本專利第2753740號公報中,將形狀在厚度方向作成對稱構造之故,因而隔著導體作成所謂接著劑,聚醯亞胺蓋體的形狀,惟在日本特願2005-160260號申請文件(日本特開2006-339295號公報)中,以所謂彈性率及厚度的力量比率作成對稱構造。
在此所謂規定的範圍,是指「具有第一及第二面的導體配線層,及在此導體配線層的上述第一面具有第一可撓性絕緣樹脂層,又在上述第二面具有第二可撓性絕緣樹脂層,具備上述第一可撓性絕緣樹脂層成為內側般地屈曲的屈曲部的可撓性電路基板,其特徵為:將上述屈曲部的上述第一可撓性絕緣樹脂層的(使用時的溫度的縱彈性率平均值×第一可撓性絕緣樹脂層的厚度)作為A,而將上述屈曲部的上述第二可撓性絕緣樹脂層的(使用時的溫度的縱彈性率平均值×第二可撓性絕緣樹脂層的厚度)作為B時,則為A/B=0.66~2.06」在此,所謂縱彈性率平均值是指(各層的彈性率×厚度/總厚度)的總和。
亦即,實施例1是蓋層內彎時的第一可撓性絕緣樹脂層的(使用時的溫度的縱彈性率平均值×第一可撓性絕緣樹脂層的厚度)、亦即,A值是蓋層PI為13μm的杜邦公司所製的「卡普通50H」(在80℃的彈性率:2.7GPa),接著劑為80℃下彈性率:2.0GPa環氧系接著劑,導體上的厚度為6μm,而算出「彈性率:2.7(GPa)×厚度:13(μm)/總厚度:13+6=19(μm)」及「彈性率:2.0(GPa)×厚度:6(μm)/總厚度:13+6=19(μm)」的總和的2.47(GPa)及厚度18(μm)的乘積的47.1(GPa.μm)。
又,第二可撓性絕緣樹脂層的(使用時溫度的縱彈性率平均值×第一可撓性絕緣樹脂層的厚度)、亦即B值,是基材為13μm的日本新日鐵化學股份有限公司所製的SC18-12-00FR80℃的彈性率:3.9GPa),接著劑為80℃的彈性率:0.5GPa環氧系接著劑塗佈5μm者,算出「彈性率:3.9(GPa)×厚度:13(μm)/總厚度:13+5=18(μm)」及「彈性率:0.5(GPa)×厚度:5(μm)/總厚度:13+5=18(μm)」的總和的2.96(GPa)與厚度18(μm)的乘積的53.2(GPa.μm)成為A/B=0.88,而進入上述規定的範圍內。
將蓋材作為外側時也為A/B=1.13,而此也進入上述規定範圍內。若進入規定的範圍內,則與導體接觸的材料是較硬者具有抑制藉由銅箔的屈曲疲勞所發生的龜裂的進展的作用之故,因而較有利。
尤其是,成為內側的材料較硬者[如日本專利2005-160260號申請文件(日本特開2006-339295號公報)所示地,彈性率6.4GPa以上的構造],在屈曲性上較有利,基材,蓋材都薄者,實際上被裝入光拾波器等框體之際,比厚可撓性電路基板可得到實際屈曲半徑還大之故,因而較有利。
如上所述地,在本發明中,在被要求薄膜,柔軟性的可撓性電路基板,可提供具備作為樹脂斷裂對策的厚膜化與柔軟性的基板。又,有關於要求屈曲性的用途上,使用蓋材或基材的彈性率平均與厚度的乘積也可得到所盼望的特性。
1...導體層
2...黏貼於接著劑層的導體層
3...基材層
4...接著劑層
5...蓋用接著劑層
6...蓋薄膜
10...樣品
20...電子天秤
30...棒
第1圖是表示使用本發明的滑動屈曲用的可撓性電路基板的側斷面圖。
第2(a)圖及第2(b)圖是表示絕緣樹脂斷裂的評價樣品的說明圖。
第3(a)圖及第3(b)圖是表示絕緣樹脂斷裂的評價方法的說明圖。
第4(a)圖及第4(b)圖是表示絕緣樹脂斷裂的界限確認與評價方法的說明圖。
第5圖是表示柔軟性評價的偏差力測定方法的說明圖。
1...導體層
2...黏貼於接著劑層的導體層
3...基材層
4...接著劑層
5...蓋用接著劑層
6...蓋薄膜
Claims (5)
- 一種兩面可撓性電路基板,屬於在導體層形成於基材的一面所成的單面無接著導體積層板的另一面,經由接著劑層黏貼有其他導體層所成,而在長度方向的端部間具有屈曲部,其特徵為:上述屈曲部是上述其他導體層被除去而露出有上述屈曲部的另一面的上述接著劑層,僅在單側具有上述單面無接著導體積層板的導體層,上述接著劑層的縱彈性率比上述基材的縱彈性率還低。
- 如申請專利範圍第1項所述的兩面可撓性電路基板,其中,上述接著劑的縱彈性率,是上述基材的縱彈性率的一半以下的彈性率。
- 如申請專利範圍第1項所述的兩面可撓性電路基板,其中,具有:藉由蓋材及附隨於其的層所構成,覆蓋上述屈曲部的上述導體層的一面般地所設置的第一可撓性絕緣樹脂層,及藉由上述基材及上述接著劑所構成,設置於上述屈曲部的上述導體層的另一面的第二可撓性絕緣樹脂層,將構成上述第一可撓性絕緣樹脂層的各層的(使用時的溫度的縱彈性率平均值×第一可撓性絕緣樹脂層的厚度)的和作為A,將構成上述第二可撓性絕緣樹脂層的各層的(使用時的溫度的縱彈性率平均值×第二可撓性絕緣樹脂層的厚度)的和作為B時,上述第一可撓性絕緣樹脂層位於導體內側時,為A/B=0.66~2.06,且上述第二可撓性絕緣樹脂層位於導體內側時,為B/A=0.66~2.06。
- 如申請專利範圍第1項所述的兩面可撓性電路基板,其中,上述屈曲部為被組裝於電子機器後的使用時,被滑動屈曲。
- 如申請專利範圍第1項所述的兩面可撓性電路基板,其中,在上述屈曲部中露出的上述接著劑層朝內側面側。
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